SPME-GC-MS联用检测东坡肘子中挥发性风味成分

左上春,赵兴秀,*,吴华昌,邓　静,张寿军,倪　瑜

(1.四川理工学院,四川自贡 643000;2.四川旅游学院,四川成都 610100)



SPME-GC-MS联用检测东坡肘子中挥发性风味成分

左上春1,赵兴秀1,*,吴华昌2,邓静2,张寿军1,倪瑜1

(1.四川理工学院,四川自贡 643000;2.四川旅游学院,四川成都 610100)

采用固相微萃取-气质联用(SPME-GC-MS)的方法,对王家渡、惠通、蜀州、梅林及楼外楼5种东坡肘子中的挥发性风味成分进行分离鉴定。共鉴定出118种挥发性风味化合物,其中烃类41种,醛类16种,酮类9种,醚类2种,醇类18种,酯类4种,酸类2种,酚类7种,呋喃及含N、S类19种。其中烃类、醛类、醇类和呋喃及含N、S类物质对东坡肘子的风味可能有着较为显著的影响。

东坡肘子,挥发性成分,固相微萃取,气质联用,主成分分析

东坡肘子是苏东坡制作的传统名菜,以其色、香、味、形俱全而名于国内外,同时肘子营养很丰富,含有大量的胶原蛋白,被称为“美容食品”[1],东坡肘子还具有令人愉悦的风味,其风味物质主要由其加工过程中添加的食盐、糖类、老抽等调味品及肉中的风味前提物质,以及瘦肉组织和脂肪组织之间的脂肪酸、氨基酸和硫胺素的热分解和糖类与氨基酸之间的美拉德反应产生的风味物质决定[2-4]。目前,国内外有关肉类食品挥发性成分的报道较多,其挥发性风味成分涵盖了大多数的有机化合物,包括碳氢化合物、醇、醛、酯、酮、羧酸、醚、呋喃、吡啶、吡咯、噻唑、噻吩以及其他的含硫含氮化合物[5-7]。章慧莺[8]等利用SDE-GC-MS分析了柴沟堡熏肉挥发性风味成分,其中,醛类、酚类、含硫含氮及杂环化合物对熏肉的风味有着显著的贡献;陈海涛[9]等分析了月盛斋清香牛肉挥发性成分,发现醛类物质在其风味的形成中贡献较大,主要有(E)-肉桂醛、茴香脑、苯乙醛、苯甲醛、苯丙醛等;李鑫[10]等采用固相微萃取-气质联用技术检测金华火腿的风味物质,分析得到55种成分,包括烷烃、醛类、酮类、醇类、酸类、酯类和含硫含氮等化合物。目前,国内外对东坡肘子的研究仅见工艺及文化方面,而其风味成分的研究尚未见报道。本文采用顶空固相微萃取提取东坡肘子中的挥发性成分,运用气相色谱-质谱(gas chromatography-mass spectrometry,GC-MS)联用技术分析其化学成分,为东坡肘子风味成分研究和其工艺改进提供理论基础。

1　材料与方法

1.1材料与仪器

东坡肘子四川王家渡食品有限公司、四川蜀州食品有限公司、四川惠通食业有限公司、上海梅林食品有限公司、杭州楼外楼食品有限公司。

手动SPME进样器、75 μm CAR/PDMS萃取头上海安谱科学仪器有限公司;Agilent 7890A色谱-质谱联用仪美国安捷伦公司。

1.2样品处理方式

将东坡肘子去皮及皮下脂肪,取200 g切成1 cm3的小块,准确称取2.5 g至15 mL样品瓶中,同时量取2.5 mL东坡肘子汤汁于样品瓶,密封,备用。

1.3固相微萃取法

将1.2中准备好的样品瓶置于60 ℃恒温水浴中平衡10 min后萃取60 min,然后在气相色谱进样口250 ℃解吸2 min,采用GC-MS分析其挥发性风味成分。

1.4测定条件

色谱条件:毛细管色谱柱Agilent HP-INNOWax(60 m×250 μm,0.25 μm);手动无分流进样,进样口温度230 ℃;程序升温45 ℃,保留3 min,以10 ℃/min的速度升至200 ℃,保留5 min;检测器温度230 ℃;载气He,流速1 mL/min。

质谱条件:EI电离源,电子能量70 eV,扫描范围10～550 m/z,离子源温度230 ℃;接口温度230 ℃数据分析。

1.5数据处理

实验数据处理由GC-MS数据分析软件系统完成,未知化合物经计算机检索同时与NSIT 2014谱库和RTLPEST谱库相匹配,仅当匹配度大于800(最大值为1000)的鉴定结果才予以报道,采用峰面积归一化法定量计算出各挥发性成分的含量。

主成分分析:采用SPSS19.0软件,将气相样本数据标准化处理后,做因子分析,可得到主成分的方差贡献表,选择累计贡献率达到85%以上的主成分;再根据方差贡献度求出相应主成分数学模型及主成分特征向量。

2　结果与分析

2.15种东坡肘子挥发性组分分析

采用市售的5种不同产地、不同生产厂家生产的东坡肘子在相同的取样和分析条件下进行比较分析,得到GC-MS总离子流图,见图1。各东坡肘子样品中挥发性风味成分的种类及相对含量分析结果见表1。

图1　5种东坡肘子样品GC-MS总离子流图Fig.1　The total ion chromatogram of 5 kinds of Dongpo Shanks注：1.王家渡东坡肘子;2.蜀州东坡肘子;3.惠通东坡肘子; 4.上海梅林东坡肘子;5.杭州楼外楼东坡肘子。

表1　东坡肘子中的挥发性成分分析Table 1　The volatile constituent analysis of Dongpo Shanks

续表

续表

注:“-”表示没有检测到该物质;“W”表示王家渡东坡肘子;“S”表示蜀州东坡肘子;“H”表示惠通东坡肘子;“L”表示楼外楼东坡肘子;“M”表示梅林东坡肘子。

表2　不同东坡肘子挥发性成分相对百分含量Table 2　The relative percentage content of Dongpo Shanks' volatile constituents

由图1可知,5种东坡肘子挥发性成分种类及相对百分含量都存在较大差异,说明5种东坡肘子由于各自原料和工艺的不同,其特征挥发性风味各有特点。由表1的分析结果可知,东坡肘子中共检测出118种挥发性化合物,王家渡东坡肘子中共检测出55种挥发性风味物质,主要组分为烃类65.354%、醛类17.259%、酮类3.986%、醇类4.386%、含N、S物质2.144%,占所有挥发性组分的93.129%。蜀州东坡肘子共检测到25种挥发性风味物质,主要组分为烃类12.966%、醛类8.768%、醚类12.791%、醇类2.103%、酚类59.042%,占所有挥发性组分的95.67%。惠通东坡肘子共检测到32种挥发性风味成分,主要组分为烃类23.342%、醛类15.074%、醚类20.591%、酮类1.594%、醇类13.423%、酚类4.478%以及含N、S物质8.608%,占所有挥发性组分的87.11%。上海梅林东坡肘子共检测到39种挥发性成分,主要组分为烃类2.718%、醛类5.969%、醇类47.874%、酯类3.367%、含N、S物质24.979%,占所有挥发性组分的84.907%。杭州楼外楼东坡肘子共检测到29种挥发性风味成分,主要组分为烃类13.387%、醛类23.796%、醇类9.91%、酯类22.744%、含N、S物质16.821%,占所有挥发性组分的86.658%。

2.2东坡肘子各挥发性风味成分含量及其相关矩阵

东坡肘子挥发性风味物质的烃类化合物(X1)、醛类化合物(X2)、酮类化合物(X3)、醚类(X4)、醇类化合物(X5)、酯类化合物(X6)、酸类化合物(X7)、酚类化合物(X8)、呋喃及含N、S物质类化合物(X9)的简单统计见表2。

由表2可知,东坡肘子中烃类化合物相对百分含量最高,占总化合物的25.949%;醇类物质次之,且醛类物质与其含量相差不大,两者含量依次占17.119%、15.615%;含量最低的是酸类物质,仅占0.0018%。

表3　东坡肘子各挥发性成分指标间的相关系数Table 3　The correlation coefficient of Dongpo Shanks’ volatile constituents

注:“*”表示香气指标相关显著(p<0.05),“**”表示香气指标极显著相关(p<0.01)。

东坡肘子9个挥发性成分指标相关系数计算结果见表3,各指标间存在不同程度的相关性。由表3可知,烃类化合物与醛类化合物(r=0.89,p<0.01)、酮类化合物(r=0.980,p<0.01)呈极显著正相关,与酸类化合物(r=0.767,p<0.05)呈显著正相关;醛类化合物与酮类化合物(r=0.855,p<0.05)、酯类化合物(r=0.813,p<0.05)及呋喃和含N、S类化合物(r=0.843,p<0.05)呈显著正相关;酮类化合物与酸类化合物(r=0.858,p<0.05)呈显著正相关;醇类化合物与酸类化合物(r=0.883,p<0.01)、呋喃和含N、S类化合物(r=0.843,p<0.01)呈极显著正相关;呋喃及含N、S类化合物与酯类化合物(r=0.778,p<0.05)、酚类化合物(r=0.817,p<0.05)呈现极显著正相关。这表明烃类、醛类、醇类和呋喃及含N、S类物质是影响东坡肘子挥发性风味的主要物质,该研究结果与王瑞花[7]等对猪肉挥发性风味的研究结果类似。

虽然烃类化合物的阈值较低,但是在东坡肘子挥发性成分中所占百分含量最高,因此仍对东坡肘子风味有着较大的贡献。醇类化合物主要来自猪肉中脂质的氧化,饱和醇风味阈值较高,对猪肉整体风味影响不大,不饱和醇风味阈值较低,对风味有着一定贡献[8],在东坡肘子中共检测到18种醇类,其中包括9种不饱和醇。在不同东坡肘子中,醇类含量存在较大差异,其中乙醇和苯乙醇是共有醇类,苯乙醇是具有“玫瑰”风味的化合物,是其中重要的特征化合物。醛类风味阈值一般较低,是肉香味的重要组成,主要来自脂质的氧化与降解[9],东坡肘子中共检测到16种醛类,其中具有苦杏仁味的苯甲醛是共有成分,在楼外楼东坡肘子中含量最高,达13.775%。呋喃及含N、S化合物共检测出19种,其中2-正戊基呋喃为共有成分,梅林东坡肘子中呋喃及含N、S化合物种类最多,且相对含量最高,为24.979%,呋喃及含N、S化合物主要来自氨基酸和还原糖之间的美拉德反应,氨基酸的热降解和硫胺素的热解[8],是肉类食品中的特征风味成分,这类化合物阈值较低,具有硫样香气、洋葱样香气,对东坡肘子特征风味的形成起着重要作用。

表5　相关阵的因子载荷Table 5　The factor loading of the correlation matrix

2.3东坡肘子挥发性风味成分的主成分分析

东坡肘子GC-MS采集数据进行主成分分析(PCA),其结果见表4,该表描述了初始值对原有变量总体描述情况。由表4可知,总方差100%的贡献来自于前4个因子,而第4个因子特征值小于1,且前3个主成分分量已经包括样本较大部分信息,即累积贡献率达91.85%,因此选前3个主成分进行分析。

因子载荷能反映各指标对主成分的贡献大小,对9个原指标变量分析处理得知前3个主成分中因子载荷量(表5),建立了3个主成分方程:

F1=-0.425X1-0.202X2-0.131X3-0.615X4+0.908X5+0.329X6+0.643X7-0.600X8+0.925X9;

F2=0.899X1+0.214X2+0.975X3-0.408X4-0.097X5-0.270X6+0.610X7-0.518X8-0.236X9;

F3=0.105X1+0.946X2-0.140X3-0.323X4-0.377X5+0.891X6-0.416X7-0.372X8+0.117X9。

表4　特征值与累积贡献率Table 4　The characteristic values and cumulative contribution

第一主成分(F1)主要综合了醇类、呋喃及含N、S物质两个因子的变异信息,这两个变量的方差在第一主成分上的载荷(各数值是因子载荷阵上对应元素的平方,依次为0.8245、0.9063)均大于50%,且F1的方差累积贡献率为35.875%;第二主成分(F2)主要综合了烃类、酮类、醚类、酸类和酚类五个因子的变异信息,这五个变量的方差在F2的载荷依次为0.8077、0.9505、0.1661、0.3723和0.2684;第三主成分(F3)为醛类和酯类物质,这两个变量在F3上的载荷依次为0.8946和0.7930。

3　结论

挥发性成分是东坡肘子风味组成的重要部分,本文分析研究了5种市售不同东坡肘子的挥发性风味组成成分。采用SPME-GC-MS的方法共分离鉴定出118种挥发性化合物,其中烃类41种,醛类16种,酮类9种,醚类2种,醇类18种,酯类4种,酸类2种,酚类7种,呋喃及含N、S类19种。通过相关系数法和主成分分析法可确定烃类、醛类、醇类和呋喃及含N、S类物质是影响东坡肘子挥发性风味的主要物质。

不同东坡肘子其挥发性成分的种类及含量都有很大差异,这可能与当前东坡肘子生产工艺多种多样有着较大关系。东坡肘子的制作主要经腌、煮/蒸、炸等多道工序,然后以配之调料,而不同地区调料有着较大差异,王家渡东坡肘子烃类和醛类化合物含量最高,可能是由于其在加工中加入泡椒、豆瓣酱及甜面酱等烃类与醛类化合物含量较高调味品[14-15];蜀州东坡肘子中检测到乙基麦芽酚含量最高,达59.024%,乙基麦芽酚是一种安全无毒、用途广、效果好、用量少的理想食品添加剂,具有良好的增香效果,梅林东坡肘子中醇类化合物含量最高,其中乙醇占31.03%,可能与其加工中使用大量黄酒调味去腥有关。通过本文研究,以期为东坡肘子的风味多样化和风味改进提供依据和参考。

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Study on analyzing volatile flavor compounds of Dongpo Shank by SPME-GC-MS

ZUO Shang-chun1,ZHAO Xing-xiu1,*,WU Hua-chang2,DENG Jing2,ZHANG Shou-jun1,NI YU1

(1.Sichuan University of Science and Engineering,Zigong 643000,China;2.Sichuan Tourism University,Chengdu 610100,China)

The volatile flavor compounds of five kinds of dongpo shanks were analyzed by SPME-GC-MS such as Wangjiadu,Huizhou,Shuzhou,Meilin and Louwailou. 118 kinds of volatile flavor compounds were found from the five kinds of dongpo shanks,they were 41 kinds of hydrocarbons,16 kinds of aldehydes,9 kinds of ketones,2 kinds of ethers,18 kinds of alcohols,4 kinds of esters,2 kinds of acids,7 kinds of phenols,2 kinds of furans and 17 kinds of other compounds with N and S. In all hydrocarbons,aldehydes,alcohols,furans and the compounds with N and S obviously affected the flavor of dongpo shanks.

Dongpo shank;Volatile flavor compound;Solid phase micro-extraction;Gas chromatography and mass spectra;principal component analysis

2016-01-29

左上春(1991-)，男，硕士研究生，研究方向：功能食品的研究开发，E-mail:627591839@qq.com。

赵兴秀(1977-)，女，硕士，副教授，主要从事食品研究，E-mail:zhaoxingxiu@sohu.com。

四川省教育厅项目(14ZA0206，16 ZA0250)四川省科技厅应用基础项目(2016JY0083)；绿色催化四川省高校重点实验室项目(LYJ1304)；酿酒生物技术及应用四川省重点实验室项目(NJ2012-16)；泸州老窖科研奖学金项目(13ljzk05)。

TS251.1

A

1002-0306(2016)15-0276-07

10.13386/j.issn1002-0306.2016.15.045